混合-拟蒙特卡洛法在地球辐射外热流计算中的效率评估

空间外热流仿真计算是航天器热控设计以及地面试验验证的关键技术之一。传统蒙特卡洛法(MC)抽样的随机性问题导致其计算地球红外和反照辐射外热流的收敛速度慢。为解决这一问题，文中首先分析比较外热流积分各个随机变量维度对积分的贡献程度，发现前四维随机变量对积分贡献程度最高。之后在外热流积分的前四维度中，将拟蒙特卡洛法(QMC)代替传统MC，对所求目标面元光线发射点和方向进行采样，其他积分维度仍采用MC，该方法将MC和QMC混合到一起计算外热流。最后以某航天器为算例，通过大数据光线追踪实验得出外热流准确度和收敛速度。研究结果表明，混合-QMC计算地球红外和反照辐射外热流的准确度始终优于传统方法。进一步的分析表明，该方法在地球辐射外热流准确度上的收敛速率，优于传统方法所呈现的收敛速度值(即-0.5)。此外，在面元地球辐射外热流求解的光线追踪过程中，若面元所发光线不存在反射的情况，混合-QMC方法能够更准确快速地求解其外热流。将混合-QMC应用到地球辐射外热流计算中，可以在一定程度上提高计算效率。     

基于路标信息的绕飞小天体探测器自主光学导航方法研究

 小天体表面存在大量的弹坑地形特征,具有较高的可见性与可分辨性,本文对以这类地形为导航路标的小天体绕飞自主光学导航方法进行了研究.针对轨道动力学模型的不确知与强非线性问题,提出了一种利用高斯-马尔科夫过程和Unscented卡尔曼滤波的导航滤波算法,以提高轨道确定精度和保证算法的稳定性.考虑导航路标位置几何分布对轨道确定精度的影响,利用观测矩阵的奇异值、条件数对导航系统可观测度进行分析,给出了导航路标选取的基本准则.最后,通过数学仿真对自主导航系统性能进行分析,验证了自主导航方法的有效性.     

基于特征匹配的着陆导航敏感器相对校准算法

在光学辅助惯性导航系统中,观测信息的最优融合依赖于相机与惯性测量单元六自由度转换的精确校准。针对火星软着陆自主导航中的测量信息最优融合问题,提出了基于扩展卡尔曼滤波的导航敏感器相对位姿校准算法。该算法仅利用火星表面可获取的路标特征点信息,不借助额外的测量设备,对相机与惯性测量单元相对位姿进行精确的校准,同时,能够估计着陆器的位置、速度和姿态。考虑到着陆器机动和火星自旋的影响,建立了宽视场相机及惯性测量单元的高精度测量模型。最后通过数学仿真对所提出的校准算法的可行性和有效性进行了验证。     

框架结构振动分析的行波方法

将由一维波导通过结点组装成的空间结构的振动作为波动研究，波沿波导传播，并在结点处反射、散射。考虑结点处的边界条件，将局部波动模型合并成总体模型，由此模型可获得比有限元方法更精确的振动特性，同时通过能量分析可获得结构任一部分的平均能量损耗功率，为结构修改和振动控制提供依据。     

探测器着陆小天体的自主光学导航研究

提出了一种用于探测器着陆小天体的自主光学导航方案.该方案利用探测器上的光学导航相机和激光测距仪,分别测量三个预先选定特征点的图像坐标和探测器到特征点的距离,由此得出探测器的相对位置,并利用广义卡尔曼滤波实时确定探测器的轨道.最后,通过数学仿真验证了这种自主光学导航方案的可行性,并在敏感器测量精度一定的情况下,通过仿真分析了小天体模型误差对导航精度的影响.     

基于自适应信息融合的导航系统构成与算法研究

由于组合导航系统应用环境的不确定性,给噪声统计特性的准确描述带来困难,这将造成Kalman滤波器不稳定甚至发散,目前常用的解决办法是直接估计系统噪声与量测噪声的方差阵 Q及R ,进行自适应滤波.但方程的增加将使计算量加大、实时性不能保证.本文在对基于信息融合的INS/GPS组合导航系统进行分析和设计的基础上,探讨了通过ARMA模型自适应参数辨识求解可变增益K,从而求出状态估计值的方法,并对辨识误差协方差的防饱和算法进行了研究.计算机仿真结果表明:该算法对提高导航精度和运算速度是行之有效的,所得结论有一定的工程实用价值.     

混合-拟蒙特卡洛法在地球辐射外热流计算中的效率评估EI北大核心CSCD

空间外热流仿真计算是航天器热控设计以及地面试验验证的关键技术之一。传统蒙特卡洛法(MC)抽样的随机性问题导致其计算地球红外和反照辐射外热流的收敛速度慢。为解决这一问题,文中首先分析比较外热流积分各个随机变量维度对积分的贡献程度,发现前四维随机变量对积分贡献程度最高。之后在外热流积分的前四维度中,将拟蒙特卡洛法(QMC)代替传统MC,对所求目标面元光线发射点和方向进行采样,其他积分维度仍采用MC,该方法将MC和QMC混合到一起计算外热流。最后以某航天器为算例,通过大数据光线追踪实验得出外热流准确度和收敛速度。研究结果表明,混合-QMC计算地球红外和反照辐射外热流的准确度始终优于传统方法。进一步的分析表明,该方法在地球辐射外热流准确度上的收敛速率,优于传统方法所呈现的收敛速度值(即-0.5)。此外,在面元地球辐射外热流求解的光线追踪过程中,若面元所发光线不存在反射的情况,混合-QMC方法能够更准确快速地求解其外热流。将混合-QMC应用到地球辐射外热流计算中,可以在一定程度上提高计算效率。